2第3课时受力分析力的合成与分解.ppt
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1、第3课时 受力分析 力的合成与分解 考点自清 一、受力分析,示意图,特别提示 受力分析是高中物理的基础,它贯穿于力学、电 磁学等各部分.正确地对研究对象进行受力分析是 解决问题的关键.若受力分析出错,则“满盘皆输”. 受力分析单独考查的也有,但更多的是结合其他 知识解决综合性问题.,施力,物体的运动状态,物体的形状,二、力的合成 1.合力与分力 (1)定义:当一个物体受到几个力的共同作用时, 我们常常可以求出这样一个力,这个力产生的效 果跟原来几个力的共同效果相同,这个力就叫做 那几个力的 ,原来的几个力叫做 . (2)逻辑关系:合力和分力是一种 关系. 2.共点力:作用在物体的 ,或作用线的
2、 交于一点的力. 3.力的合成:求几个力的 的过程.,合力,分力,等效替代,同一点,延长,线,合力,4.力的运算法则: (1)平行四边形定则:求两个互成角度的 的合力,可以用表示这两个力的线段为邻边作 ,这两个邻边之间的对角线就表示合 力的 和 . (2)三角形定则:把两个矢量 从而求出 合矢量的方法(如图1所示).,共点力,平,行四边形,方向,首尾相接,大小,图1,名师点拨 1.合力不一定大于分力. 2.合力与它的分力是力的效果上的一种等效替代 关系. 三、力的分解 1.概念:求一个力的 的过程. 2.遵循原则: 定则或 定则. 3.分解的方法: (1)按力产生的 进行分解. (2) 分解.
3、,分力,平等四边形,三角形,正交,效果,热点聚焦 热点一 受力分析常用的方法及步骤 1.整体法与隔离法,2.假设法 在受力分析时,若不能确定某力是否存在,可 先对其作出存在或不存在的情况假设,然后再 就该力存在与否对物体运动状态影响的不同来 判断该力是否存在. 特别提示 整体法、隔离法在受力分析时要灵活选用: (1)当所涉及的物理问题是整体与外界作用时, 应用整体分析法,可使问题简单明了,而不必 考虑内力的作用. (2)当涉及的物理问题是物体间的作用时,要应 用隔离分析法,这时系统中物体间相互作用的 内力就会变为各个独立物体的外力.,3.受力分析的步骤,特别提示 1.受力分析时,有些力的大小和
4、方向不能准确确 定下来,必须根据物体受到的能够确定的几个力 的情况和物体的运动状态判断出未确定的力的情 况,要确保受力分析时不漏力、不添力、不错力. 2.对于分析出的物体受到的每一个力都应找出其 施力物体,不能无中生有,例如,物体做离心运 动时,有可能会错把“离心力”当作物体受的力. 3.合力和分力不能重复考虑,“性质力”与“效果力” 不能重复考虑.,热点二 共点力合成的方法及合力范围的确定 1.共点力合成的常用方法 (1)作图法 从力的作用点沿两个分力的作用方向按同一标 度作出两个分力F1、F2,以这两个力为邻边作一 个平行四边形,这两个力所夹对角线表示这两个 力的合力.通常可分别用刻度尺和
5、量角器直接量出 合力的大小和方向.,(2)解析法 根据力的平行四边形定则作出力的合成的图示, 如图2所示.,图2,它与F2的夹角为. 以下是合力计算的几种特殊情况:,相互垂直的两个力的合成,如图3所示. 由几何知识可知合力大小为 方向,图4,图5,图3,夹角为的大小相同的两个力的合成,如图4所示. 由几何知识,作出的平行四边形为菱形,其对角线 相互垂直且平分,则合力大小 方向与 F1夹角为 夹角为120的两等大的力的合成,如图5所示. 由几何知识得出对角线将画出的平行四边形分为两 个等边三角形,故合力的大小与分力相等.,2.合力范围的确定 (1)两个共点力的合成 F1-F2F合F1+F2 即两
6、个力大小不变时,其合力随夹角的增大而减 小,当两力反向时,合力最小,为F1-F2,当两 力同向时,合力最大,为F1+F2. (2)三个共点力的合成 三个力共线且同向时,其合力最大,为F1+F2+F3. 任取两个力,求出其合力的范围,如果第三个力 在这个范围之内,则三个力的合力的最小值为零, 如果第三个力不在这个范围内,则合力的最小值 为最大的一个力减去另外两个较小的力的和的绝 对值.,特别提示 1.合成力时,要注意正确理解合力与分力的关系. (1)效果关系:合力的作用效果与各分力共同的作 用效果相同,它们具有等效替代性. (2)大小关系:合力与分力谁大要视情况而定,不能 形成合力总大于分力的定
7、势思维. 2.三个共点力合成时,其合力的最小值不一定等于 两个较小力的和减去第三个较大的力.,热点三 力的分解的两种方法 1.按力的效果分解 (1)根据力的实际作用效果确定两个实际分力的 方向; (2)再根据两个实际分力方向画出平行四边形; (3)最后由平行四边形知识求出两分力的大小. 如图6所示,物体的重力G按产生的效果分解为两 个分力,F1使物体下滑,F2使物体压向斜面.,图6,2.正交分解法 (1)定义:把一个力分解为相互垂直的分力的方法. (2)优点:把物体所受的不同方向的各个力都分解 到相互垂直的两个方向上去,然后再求每个方向上 的分力的代数和,这样就把复杂的矢量运算转化成 了简单的
8、代数运算,最后再求两个互成90角的力 的合力就简便多了. (3)运用正交分解法解题的步骤 正确选择直角坐标系,通常选择共点力的作用点 为坐标原点,直角坐标x、y的选择可按下列原则去 确定: (a)尽可能使更多的力落在坐标轴上.,(b)沿物体运动方向或加速度方向设置一个坐标轴. (c)若各种设置效果一样,则沿水平方向、竖直方向 设置两坐标轴. 正交分解各力,即分别将各力投影到坐标轴上, 分别求x轴和y轴上各力投影的合力Fx和Fy,其中 Fx=F1x+F2x+F3x+;Fy=F1y+F2y+F3y+ 求Fx与Fy的合力即为共点力的合力(如图7所示),图7,合力大小: 合力的方向与x轴夹角:=arc
9、tan 特别提示 1.使用正交分解法时,坐标轴的建立非常关键,一 般情况下,应使尽可能多的力“落”在坐标轴上 或关于坐标轴对称. 2.在实际问题中进行力的分解时,有实际意义的 分解方法是按力的实际效果进行分解,其他的 分解方法都是为了解题方便而利用的.,题型探究 题型1 物体的受力分析 如图8所示,物体A靠在竖直墙面上, 在力F作用下,A、B保持静止.物体B的受 力个数为( ) A.2 B.3 C.4 D.5 求解此题应把握以下三点: (1)整体法分析A不受墙壁弹力. (2)隔离A分析A的受力. (3)隔离B分析B的受力.,图8,思路点拨,解析 以A为研究对象,受力情况如图甲所示,此时, 墙对
10、物体A没有支持力(此结论也可利用整体法得 出) 再以B为研究对象,结合牛顿第三定律,其受力情 况如图乙所示,即要保持物体B平衡,B应受到重 力、压力、摩擦力、力F四个力的作用. 答案 C,方法提炼 受力分析的基本思路,变式练习1 如图9所示,物体A靠在倾 斜的墙面上,在与墙面和B垂直的力F作 用下,A、B保持静止,试分析A、B两物 体受力的个数. 解析 先取B为研究对象,把A看作墙的一部分,受 力如下图所示.,图9,若只受GB和F,B物体不能静止,因此A对B有沿接触 面向上的静摩擦力Ff1,受Ff1则一定有A对B的弹力FN, B受4个力作用. 取AB整体为研究对象,同理可得墙对A有沿墙面向上
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- 课时 分析 合成 分解
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